第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(教参Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

该高中物理高考复习讲义聚焦“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，涵盖实验原理、操作规范、误差分析及创新应用等核心考点，按基础操作到拓展创新的逻辑层次组织内容。通过考点梳理明确“三记录二记录一注意”要点，方法指导强调减小误差策略，真题训练结合海南卷等典例解析，帮助学生系统突破实验难点。 资料突出实验创新与核心素养培养，采用科学探究与科学思维策略，如设计用矿泉水瓶、电子秤替代传统器材的创新实验，引导学生从生活情境建构物理模型。设置基础操作与创新拓展分层例题，配合误差分析方法指导，确保学生在有限时间内提升实验设计与数据处理能力，为教师精准把控复习节奏提供实用教学资源。

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 注意事项 　操作不忘“三”“二”“一” 用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)． 误差分析 1．读数误差 本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等． 2．减小误差的方法 (1)结点O ①定位O点时要力求准确． ②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变． (2)拉力 ①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向． ②应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内． ③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小． (3)作图 ①在同一次实验中，选定的比例要相同． ②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力． 热点一　实验原理及实验操作 [典例1]　(2024·海南卷)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验： (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； (Ⅱ)如图(a)(b)所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1＝3.60 N、F2＝2.90 N；拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F＝5.60 N，请完成下列问题： (1)在图(b)中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F′. (2)比较F和F′，写出可能产生误差的两点原因　_______________________　. [解析]　(1)按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F′，如下图所示 (2)F和F′不完全重合的误差可能是：①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计． [答案]　(1)图见解析 (2)①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计 [典例2]　小白用如图所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，其部分实验操作如下． (1)请完成下列相关内容： a．在木板上记下悬挂两个槽码时弹簧末端的位置O. b．卸下槽码，然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的方向及两弹簧测力计相应的读数．图中B弹簧测力计的读数为　________　N. c．小白在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图所示，请你用作图工具在图中坐标纸上作出FA、FB的合力F′. d．已知槽码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图所示． e．最后观察比较F和F′，得出结论． (2)本实验采用的科学方法是　________　. A．理想实验法　　　 B．控制变量法 C．等效替代法 D．建立物理模型法 [解析]　(1)b.图中B弹簧测力计的读数为11.40 N； c．如图： [答案]　(1)b.11.40　c．见解析图　(2)C 热点二　实验拓展与创新 创新角度 实验装置/原理图 创新解读 实验 原理 创新 图1：1.将橡皮筋和弹簧测力计的实验角色互换 2．挂钩上涂抹少许润滑油，保证了橡皮筋两侧弹力大小相同，与两侧橡皮筋长度大小无关 图2：1.通过应用定滑轮，改变拉力的方向 2．钩码的总重力即对应细绳的拉力大小 实验 器材 创新 (1)电子秤代替弹簧测力计，可以直接读出力的大小 (2)同一电子秤应用于甲、乙、丙三个图中，可测得三根细线中拉力的大小 实验 过程 创新 1.探究拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 2．橡皮筋上端固定，下端挂一重物，用水平力两次拉动重物，对应不同的轨迹 [典例3]　小华在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量m＝1 kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，设计如下实验做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验．取重力加速度g＝10 m/s2，其操作如下： a．如图甲所示，将弹簧P上端固定，让其自然下垂，将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度L1； b．如图乙所示，在细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油，将细绳搭在挂钩上，缓慢的拉起弹簧Q，使弹簧P偏离竖直方向夹角为60°，测出弹簧Q的长度为L2及其轴线与竖直方向夹角为θ. (1)由图可得L1＝　________　cm. (2)当L2＝　________　cm，θ＝　________　时，即可得到力的平行四边形定则． [解析]　(1)由题图知：刻度尺上1 cm之间有10个小格，所以一个小格代表1 mm，即刻度尺的分度值为1 mm，根据甲图可知，物体的长度为L1＝17.50 cm.(2)若要做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，则两个弹簧拉力的合力与重力等大反向，根据几何关系可知，若两根弹簧的拉力相等，即弹簧的长度相等，与竖直方向的夹角也相等，此时F1＝F2＝mg，即可得到力的平行四边形定则；因此L2＝17.50 cm，θ＝60°. [答案]　(1)17.50　(2)17.50　60° [典例4]　一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验． (1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶　________　时电子秤的示数F. (2)如图乙，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、　________________________　和电子秤的示数F1. (3)如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使　______________　和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2. (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若　________________　，则可得到平行四边形定则． [解析]　(1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差允许范围内重合，则平行四边形定则得到验证． [答案]　(1)静止　(2)三细线的方向　(3)结点O的位置　(4)F和F′在误差允许范围内重合 学科网（北京）股份有限公司 $